DE4243635C2 - Überwachung von Fernsprech-Datenverbindungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Sicherung gegen unzulässige Datenfernübertragungsverbindun­ gen, insbesondere über Nebenstellen-Vermittlungsanlagen.

Zur Sicherung von Vertraulichkeit und Integrität von Daten­ beständen werden gewöhnlich Vorschriften erlassen, wie auf die Datenbestände mittels Datenfernübertragung zugegriffen werden darf. Die Einhaltung dieser Vorschriften kann für Rechenzentren relativ gut überwacht werden. Durch weitgehende Vernetzung von Arbeitsplatzrechnern (Personal Computern) untereinander und mit zentralen Diensten, der weitgehenden Standardisierung der Arbeitsplatzrechner und der Verfüg­ barkeit preiswerter Modems besteht die Möglichkeit, unkontrollierte Datenübertragungsverbindungen über einen vorhandenen Telefonanschluß zu bewirken. Es könnte ein handelsübliches Modem an einen vorhandenen Personal Computer und einen vorhandenen Telefonanschluß angeschlossen werden. Werden Modem und PC in den Antwort-Modus geschaltet, so kann von jedem, auch privaten, Telefonanschluß eine Datenübertragungs­ verbindung zum PC eingerichtet werden. Damit können sowohl die Daten auf dem PC als auch alle über Netzwerke von ihm erreichbaren Daten abgezogen werden. Wird das Modem hernach wieder abgebaut, sind keine Spuren mehr von dieser Datenverbindung vorhanden.

Aufgrund einer Unterscheidung, ob eine Fernsprechverbindung eine Sprach- oder Datenverbindung ist, wird in der Europäischen Patentanmeldung EP 00 58 982 A1 ein geeignetes Übertragungsverfahren ausgewählt, um beispielsweise Kompressionsverfahren für Sprache zu deaktivieren, die sich für Datenverbindungen nachteilig auswirken. In der Schrift EP 03 92 816 A2 wird die Unterscheidung von Sprach- und Datensignalen dazu verwendet, von einem Modem auf eine Sprech-Hör-Einrichtung umzuschalten. Ein mögliches Verfahren zur Unterscheidung wird in der Schrift JP 3-250 961 beschrieben. Die Schrift JP 63-304 759 beschreibt ein Verfahren, um in Sprechpausen Datenübertragungen durchzuführen und zu diesem Zweck Sprache zu erkennen und auf der Empfängerseite Sprache und Daten zu trennen. In den genannten Schriften werden Maßnahmen zur Verbesserung von gemischter Sprach- und Datenübertragung beschrieben, aber die Frage von technischen Maßnahmen eines Mißbrauchs von Sprachverbindungen für Datenübertragung wird nicht behandelt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Benut­ zung von Telefonanschlüssen für unbefugte Datenübertragung automatisch zu dokumentieren und wahlweise auch zu ver­ hindern.

Für das dienstintegrierende Vermittlungsnetz ISDN ist dies relativ leicht zu erreichen, weil dort zu jeder Verbindung ein Kennzeichen verfügbar ist, ob es sich um eine Sprach- oder Datenverbindung handelt. Analog zu der Berechtigung für Amtsanlassung kann der Berechtigungskatalog um die Berechti­ gung für Datenverbindungen erweitert werden.

In konventionellen Vermittlungsanlagen werden jedoch regel­ mäßig und in ISDN-Nebenstellenanlagen aus Kostengründen wei­ terhin analoge Telefonapparate benutzt, die untereinander oder mit einkommenden Amtsanrufen herkömmlicher, analoger Technik verbunden werden. Für diese Verbindungen ist auch in ISDN-Nebenstellenanlagen kein Kennzeichen für eine Daten­ verbindung gesetzt, so daß eine Datenverbindung unkontrol­ liert hergestellt werden kann. Daher ist eine Lösung zu fin­ den, die auch für herkömmliche Sprachverbindungen möglich und ferner in herkömmlichen Vermittlungsanlagen anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer durch einen Vermittlungsrechner programmgesteuerten Nebenstellenanlage nach Herstellung einer Sprechverbindung ein Diskriminator an die Sprechverbindung angeschaltet wird, der anzeigt, ob über den Sprachkanal eine Datenverbindung besteht. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Eintrag in eine Dokumentationsdatei oder auch ein Abbruch der Verbindung, wenn für die Nebenstelle eine Berechtigung für Datenübertragungen nicht vorliegt. Als Diskriminator ist im einfachsten Fall ein Modem verwendbar, welches nach Erkennen gültiger Trägerfrequenzen ein Signal "Carrier Detect" liefert. Dieses Signal ist das Dis­ kriminator-Ausgangssignal und wird von der Steuerung der Nebenstellenanlage ausgewertet. Alternativ hierzu kann eine Spektralanalyse der Frequenzen auf der Verbindung erfolgen. Da Modemsignale durch charakteristische Trägerfrequenzen gekennzeichnet sind, kann der Diskriminator aus dem Spektrum das Auftreten dieser Trägerfrequenzen erkennen. Werden kom­ primierende Techniken, z. B. nach CCITT V42, verwendet, so entsteht ein Spektrum, das durch die volle Nutzung der Band­ breite einem Rauschspektrum nahekommt und keine Träger­ frequenzen erkennen läßt. Durch die Nähe zu einem Rausch­ spektrum ist es jedoch dennoch von einer Sprachverbindung unterscheidbar.

Besonders vorteilhaft ist es, daß in digitalen Nebenstellen­ anlagen mit Signalprozessoren in den Vermittlungseinrichtun­ gen die Spektralanalyse von diesen mit durchgeführt werden kann, so daß keine zusätzlichen Bauteile notwendig sind. Dies gilt auch für Nebenstellenanlagen, in denen Signalprozessoren zur Erkennung von Wähltönen, z. B. nach DE 36 04 966, einge­ setzt werden, wobei zusätzlich zu den Wähltönen die Träger der Modemsignale erkannt werden.

Für die Auswertungslogik eines Diskriminators kann, unab­ hängig von der Art der Frequenzerkennung, vorteilhaft unscharfe Logik ("fuzzy logic") eingesetzt werden. Unscharfe Logik kann beispielsweise die Höhe von Trägersignalen zur Auswertung berücksichtigen und am Ausgangssignal eine Bewertung mitliefern, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Aus­ gangsaussage richtig ist. Dies ist im Zusammenhang mit den Fehlerfällen "Sprachverbindung als Datenverbindung bewertet" und "Datenverbindung nicht erkannt" von Bedeutung. Je nach Einsatzfall und auch nach betroffener Nebenstelle kann es wichtiger sein, bei unsicherer Beurteilung entweder eine Datenverbindung anzunehmen oder eine Sprachverbindung. Liefert der Diskriminator eine Bewertung, so kann diese ent­ sprechend einem Eintrag in Berechtigungskatalog berücksich­ tigt werden.

Es ist ferner möglich, auch die Art der Datenverbindung, ob es beispielsweise eine Fax-Übertragung, eine Datenübertragung geringer oder hoher Übertragungsgeschwindigkeit oder eine BTX-Verbindung ist, zu ermitteln und diese Unterschiede im Berechtigungskatalog zu berücksichtigen. Damit kann ein An­ schluß für ein Faxgerät mit Auslandsberechtigung für Sprach­ verbindungen und alle anderen Datenverbindungen gesperrt werden.

Es ist ohne weiteres möglich, nicht nur Amtsverbindungen zu überwachen, sondern auch alle Verbindungen der Teilnehmer untereinander. Dies ist dann wichtig, wenn beispielsweise ein Betriebsteil keiner Zugangsüberwachung unterliegt und damit eine Nebenstelle ohne Amtsberechtigung öffentlich zugänglich ist und beispielsweise durch Taschencomputer und -Modem ein Datenzugang eröffnet würde.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau einer programmgesteuerten Nebenstellen­ anlage mit zwei Varianten für die Überwachung,

Fig. 2 einen Ablaufplan für das Überwachungsverfahren.

Bei einer Nebenstellenanlage nach Fig. 1 sind mehrere Amts­ leitungen 10 über eine Amtsanpassung 11 und eine Verbindung 12 mit einem Koppelfeld 13 verbunden, welches über eine Ver­ bindung 14 mit einer Teilnehmeranpassung 15 verbunden ist, von welcher die Leitungen 16 zu den einzelnen Endgeräten, insbesondere Telefonapparaten 17, führen. Das Koppelfeld 13 und die Verbindungen 12 und 14 können durch eine beliebige herkömmliche Technik realisiert werden, entweder durch matrixförmig angeordnete Schalter oder durch Zeitmultiplex­ verfahren, in denen die logischen Verbindungen 12 und 14 durch einen gemeinsamen Bus realisiert werden und das Koppel­ feld 13 immateriell durch Wahl des Zeitpunkts des Zugriffs auf den Bus realisiert wird. Es sind auch Verbindungen der Teilnehmer untereinander möglich.

Eine zentrale, programmierte Steuerung 20 ist über Steuer­ leitungen 21, 22 und 23 mit den Amts- und Teilnehmeranpassun­ gen 11 und 15 sowie mit dem Koppelfeld 13 verbunden. Zu der zentralen Steuerung gehört eine Bedienkonsole 24 und ein Journalgerät 25, das als Drucker oder elektronisches Spei­ chermedium (Protokolldatei) ausgeführt sein kann.

In einer ersten Ausführungsform wird der durch die Umrahmung 30 bezeichnete Teil verwendet. Dieser Teil enthält einen Dis­ kriminator 31, der später genauer beschrieben wird, und eine weitere Koppeleinheit 32, die über die Ausgangsverbindungen 35 mit den Verbindungen 14 verbunden ist, so daß der Diskri­ minator die Signale einer oder beider Übertragungsrichtungen der Sprachverbindung empfangen, aber nicht auf sie senden kann. Es handelt sich also um eine einfache Mithöreinrich­ tung, die von der Steuerung 20 über die Steuersignale 33 und 34 gesteuert wird.

Das Überwachungsverfahren ist in Fig. 2 dargestellt. Es beginnt beispielsweise mit einem ankommenden Ruf in Schritt 201. Die Steuerung 20 vermittelt diesen über die Koppel­ einheit 13 und baut die Verbindung nach Schritt 202 auf. Gleichzeitig oder unmittelbar danach schaltet die Steuerung 20 nach Schritt 203 den Diskriminator 31 mittels der Koppel­ einheit 32 an die logische Verbindung und überwacht den Aus­ gang 33 des Diskriminators. Zeigt der Diskriminator in Schritt 204 an, daß eine Datenverbindung besteht, so proto­ kolliert in Schritt 205 die Steuerung dieses Ereignis auf dem Journalgerät 25. Ist, entsprechend Schritt 206 und den Vor­ gaben durch die Bedienkonsole 24, der Teilnehmer nicht be­ rechtigt, so wird die unzulässige Datenverbindung in Schritt 207 unterbrochen, indem die Steuerung die Verbindung durch Umschalten der Koppeleinheit 13 trennt und zuvor die Mithör­ verbindung mit der Anschalteinheit 32 trennt. Für die ab­ schließende Entscheidung, daß keine Datenverbindung vorliegt, kann eine Wartezeit von beispielsweise 120 Sekunden vom Ver­ bindungsaufbau an gerechnet, vorgegeben werden. Auch kann, in Fig. 2 nicht dargestellt, eine Mindestzeit von beispielsweise 30 Sekunden für das Anliegen des positiven (eine Datenverbin­ dung kennzeichnenden) Diskriminatorsignals vorgegeben werden, um Fehlinterpretation von Sprach- oder Musiksignalen auszu­ schließen. Diese Mindestzeiten werden durch die Programm­ steuerung flexibel an den Einsatzort und die Art der Ver­ bindung angepaßt.

Die Überwachung kann auch solange fortgesetzt werden, bis die nächste Verbindung hergestellt wird, in der der Diskriminator benötigt wird. Die schon erwähnte Mindestzeit der Anfangs­ überwachung wird so gewählt, daß die notwendigen Zeiten zum Protokollaufbau der beteiligten Endgeräte berücksichtigt wer­ den, so daß nach dieser Zeit eine Datenverbindung entweder hergestellt und als solche erkannt wurde, oder daß eine Sprachverbindung vorliegt. Alternativ zu einer Fortsetzung der Überwachung nach dieser Mindestzeit kann der Diskrimina­ tor durch eine Zufallsauswahl zur Überwachung anderer, beste­ hender Verbindungen dienen. Hierbei ist die minimale An­ schaltzeit geringer als bei einer neu geschalteten Verbin­ dung, da für eine existierende Verbindung nur die Erkennungs­ zeit des Diskriminators von wenigen Sekunden relevant ist, während nach erstmaligem Durchschalten der Verbindung die Synchronisation von Hard- und Software der Teilnehmerstatio­ nen zusätzliche Zeit erfordert.

Eine Erweiterung der Überwachungskapazität auf mehr als einen Diskriminator ist ohne weiteres durch Anschalten weiterer Diskriminatoren 31 an die Koppeleinheit 32 möglich und in Fig. 1 nicht dargestellt.

In einer weiteren Ausführungsform wird der in Fig. 1 durch die Umrahmung 39 bezeichnete Teil verwendet. In der Regel wird dann der Teil 30 nicht benutzt. Als Diskriminatoren 36 werden dann vorzugsweise handelsübliche Modems verwendet, die mit ihrer Analogseite über einen Teilnehmeranschluß 16 wie zusätzliche Nebenstellen an die Teilnehmeranpassung 15 und mit ihrer Datenseite über die Verbindung 37 an die Steuerung 20 angeschlossen werden. Dabei werden die Diskriminatoren in der Art einer Telekonferenzschaltung angeschaltet. Dies ist insbesondere in Nebenstellenanlagen mit Zeitmultiplexver­ mittlung einfach möglich, da dort die Einrichtung einer Mit­ hörfunktion ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand möglich ist. Durch den Einsatz mehrerer Diskriminatoren (nicht darge­ stellt) kann der Überwachungsgrad gesteigert werden.

Wird eine Datenübertragung erkannt, so erfolgt eine Proto­ kollierung auf einem Journalgerät. Für durch die Bedien­ konsole festgelegte Verbindungen, für die eine Datenüber­ tragung permanent zugelassen ist, kann diese Protokollierung unterdrückt werden. Zusätzlich zu der Protokollierung wird in einem durch die Bedienkonsole geführten Verzeichnis fest­ gelegt, ob die Verbindung durch die Steuerung 20 abgebrochen werden soll. Als mögliche Weiterbildung kann anstelle eines Abbruchs der Verbindung eine weitere Baugruppe in die Verbin­ dung eingeschleift werden, die eine Sprachverbindung weiter möglich macht, aber eine Datenverbindung nachhaltig stört, beispielsweise durch Unterdrückung von Modemträgern, Redu­ zierung der Bandbreite oder Hinzufügung von Rauschen.

In allen Ausführungsformen kann im Betriebsprogramm der Steuerung 20 festgelegt werden, daß zu vorgegebenen Zeiten, beispielsweise von 18 bis 6 Uhr und an Feiertagen, nur erfin­ dungsgemäß geprüfte Verbindungen hergestellt werden. Sind der oder die Diskriminatoren noch belegt, so wird der Verbin­ dungswunsch abgewiesen.

Als Diskriminator kann im einfachsten Fall ein herkömmliches Modem verwendet werden. An der beispielsweise nach CCITT V24 ausgeführten Schnittstelle 33 zum Modem 31 (bzw. Schnitt­ stelle 37 zum Modem 36) sind Datensignale und Steuersignale vorhanden. Die Datensignale werden bei einfachen Modems igno­ riert und die Steuersignale mit der Steuerung 20 der Vermittlungsanlage verbunden. Eines dieser Steuersignale heißt "Carrier Detect". Dieses Signal wird aktiv, sobald das Modem die Trägerfrequenz einer Datenübertragung erkannt hat und bildet damit das Ausgangssignal des Diskriminators. Neuere Modems können verschiedene Trägerfrequenzen erkennen und sich intern darauf einstellen; auch sie liefern ein "carrier detect"-Signal, wenn ein gültiger Träger vorhanden ist. Damit kann erreicht werden, daß mehr als eine Datenüber­ tragungsgeschwindigkeit und -Art erkannt wird.

Eine alternative Ausführungsform eines Diskriminators ist eine Gruppe von selektiven Filtern mit nachgeschalteten Detektoren, die auf die Frequenzen der möglichen Datenüber­ tragungsverfahren abgestimmt sind. Dies sind beispielsweise für 300 Baud vollduplex nach CCITT V.21 die Frequenzpaare 980/1180 Hz und 1650/1850 Hz. Solange eine Datenverbindung besteht, ist jeweils eine der beiden Frequenzen jedes Paares vorhanden, unabhängig von den gesendete Daten (Frequenz­ umtastung). Im einfachsten Fall kann durch eine Oder-Funktion über die Detektorausgänge ein Signal erzeugt werden, das, wenn es für mehrere Sekunden anliegt, ein gültige Datenver­ bindung anzeigt. Gleiches kann für andere Übertragungs­ geschwindigkeiten erreicht werden, indem die Anzahl der erkannten Frequenzen erhöht und die kombinatorische Ver­ knüpfung verfeinert wird. Hier sind auch mehrere Aus­ gangssignale möglich, mit denen unterschieden wird, ob es sich um eine Datenverbindung, eine Fax-Verbindung oder um eine BTX-Verbindung handelt und welche Dienstparameter einge­ stellt sind, insbesondere welche Übertragungsgeschwindigkeit von Datenübertragungen vorhanden ist.

Als kombinatorische Verknüpfung kann auch unscharfe Logik ("fuzzy logic") verwendet werden. Diese Art der Verknüpfung berücksichtigt beispielsweise die unterschiedlichen Amplitu­ den der Träger in Bezug auf die Gesamtamplitude und gibt ein bewertetes Ausgangssignal ab, das über eine reine binäre Ja- Nein-Einscheidung hinausgeht und eine Zahl mitliefert, die die Vertrauenswürdigkeit des Ergebnisses enthält. Diese Zahl wird dann zusätzlich bei der Bewertung gemäß den Angaben im Berechtigungskatalog berücksichtigt.

Anstelle von selektiven Filtern kann auch die Methode der Spektrums-Analyse durch beispielsweise Fourieranalyse erfol­ gen. Damit wird dann ein Mittelwert der Spektralverteilung über einen längeren Zeitraum gebildet. Für die Fourieranalyse sind Signalprozessoren einsetzbar. Diese werden in einigen Ausführungsformen von Nebenstellenanlagen ohnehin für die Zeitmultiplexkopplung verwendet, wobei die Rechenkapazität meist nicht ausgenutzt wird. Insbesondere in den Synchronisationsteilen des Zeitrahmens kann dann der Signal­ prozessor die Spektralanalyse durchführen. Besonders vorteil­ haft ist hierbei, daß die Signale bereits in digitaler Form im Signalprozessor bereitstehen. Eine einfache Musteranalyse vergleicht dann zwei aufeinanderfolgende Spektren im Abstand von beispielsweise zehn Sekunden; weisen sie den Hauptanteil auf den gleichen Frequenzen auf, so liegt eine Datenüber­ tragung vor.

In Nebenstellenanlagen wird häufig für die Wahl das Mehr­ frequenzverfahren verwendet, für dessen Dekodierung Baugrup­ pen mit Signalprozessoren verwendet werden. Diese Baugruppen können zusätzlich als Diskriminatoren verwendet werden, indem die zu erkennenden Töne die Modem-Trägerfrequenzen sind. Dabei kann das Programm für den Signalprozessor von außen von Wahltonerkennung auf Datenverbindungs-Erkennung umgeschaltet werden, so daß keine neuen Module, lediglich eine Erweiterung der programmierten Steuerung und der Baugruppen zur Wahlton­ erkennung notwendig ist.

Claims (12)

1. Vermittlungsanlage mit einer Steuerung (20) zur Herstellung von Fernsprechverbindungen und mindestens einem Diskriminator (31) zur Erkennung von Datenübertragungsverfahren auf Fernsprechverbindungen, wobei der Diskriminator (31) durch die programmierte Steuerung (20) an eine bestehende oder soeben aufgebaute Verbindung angeschaltet und sein Ausgang von der Steuerung (20) dahingehend ausgewertet wird, daß beim Vorliegen einer Datenübertragung über eine Fernsprechverbindung ein Protokolleintrag erstellt oder auch die Verbindung abgebrochen wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Diskriminator (31, 36) ein Modem bekannter Art ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Diskriminator (31, 36) eine festgelegte Anzahl von Detektoren für bekannte, von Modems verwendete Frequenzen, besitzt und die Ausgänge der Detektoren, gegebenenfalls nach kombinatorischer Verknüpfung, den Diskriminatorausgang (33) darstellen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Diskriminator ein Spektrumsanalysator mit einer Verarbeitungslogik zur Auswertung des Spektrums ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4 in Vermittlungsanlagen, in denen Signalprozessoren zur Vermittlung eingesetzt werden, wobei die Spektrumsanalyse in den Signalprozessoren durchgeführt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5 mit Vermittlung im Zeitmultiplexverfahren, wobei die Spektrumsanalyse in den Rahmensynchronzeiten des Zeitmultiplexverfahrens erfolgt.

7. Anordnung nach Anspruch 1, wobei als Diskriminator eine Baugruppe zur Erkennung von Mehrfachfrequenz-Wahltönen verwendet wird, die um die Erkennung von Modem-Trägerfrequenzen erweitert wird.

8. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Spektrumsanalyse von einem in einer Baugruppe zur Erkennung von Mehrfrequenztönen enthalten Signalprozessor durchgeführt wird.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Verknüpfungslogik unscharfe Logik ("fuzzy logic") verwendet.

10. Vermittlungsanlage nach Anspruch 1, die eine Mithör- oder Konferenzeinrichtung besitzt, wobei der Diskriminator mittels der Mithöreinrichtung an eine Verbindung angeschaltet wird.

11. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Diskriminator oder mehrere Diskriminatoren nach einer Zufallsauswahl an eine bestehende Fernsprechverbindung geschaltet werden.

12. Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein Verbindungswunsch abgewiesen wird, wenn alle Diskriminatoren belegt sind.